Reóstatos de arranque y regulación: circuitos de conmutación
Se denomina reóstato a un aparato formado por un conjunto de resistencias y un dispositivo con el que se puede ajustar la resistencia de las resistencias incluidas y así regular la tensión y la corriente alterna y continua.
Distinguir entre reóstatos enfriados por aire y enfriados por líquido (aceite o agua)... El enfriamiento por aire se puede usar para todos los diseños de reóstatos. El enfriamiento por aceite y agua se usa para reóstatos metálicos, las resistencias pueden sumergirse en el líquido o fluir a su alrededor. Debe tenerse en cuenta que el refrigerante debe y puede enfriarse tanto con aire como con líquido.
Los reóstatos de metal enfriados por aire obtuvieron la mayor distribución. Son los más fáciles de adaptar a diferentes condiciones de funcionamiento, tanto en términos de características eléctricas y térmicas, como en términos de diferentes parámetros de diseño. Los reóstatos se pueden fabricar con un cambio de resistencia continuo o escalonado.
reóstato de alambre
El interruptor de paso en los reóstatos es plano.En un interruptor plano, el contacto móvil se desliza sobre los contactos fijos mientras se mueve en el mismo plano. Los contactos fijos se realizan en forma de pernos con cabezas planas cilíndricas o semiesféricas, placas o neumáticos dispuestos a lo largo del arco de un círculo en una o dos filas. Un contacto deslizante móvil, comúnmente llamado cepillo, puede ser del tipo puente o palanca, autoalineable o no alineable.
El contacto móvil no alineado tiene un diseño más simple pero su funcionamiento no es confiable debido a la falla frecuente del contacto. Con un contacto móvil autorregulable, siempre se garantiza la presión de contacto requerida y una alta confiabilidad operativa. Estos contactos se generalizaron.
Las ventajas del interruptor de reóstato de paso plano son la relativa simplicidad de construcción, dimensiones relativamente pequeñas con una gran cantidad de pasos, bajo costo, la capacidad de montar contactores y relés en el tablero de distribución para apagar y proteger los circuitos controlados. Desventajas: poder de conmutación relativamente bajo y poder de ruptura bajo, alto desgaste de las escobillas debido a la fricción por deslizamiento y la fusión, dificultad de uso para esquemas de conexión complejos.
Los reóstatos metálicos enfriados por aceite proporcionan una mayor capacidad calorífica y un tiempo de calentamiento constante debido a la alta capacidad calorífica y la buena conductividad térmica del aceite. Esto permite en modos de corto plazo aumentar considerablemente la carga en las resistencias y, por lo tanto, reducir el consumo de material resistivo y las dimensiones del reóstato. Los elementos sumergidos en aceite deben tener la mayor superficie posible para garantizar una buena disipación del calor.No se recomienda sumergir resistencias cerradas en aceite. La inmersión en aceite protege las resistencias y los contactos de las influencias ambientales dañinas en la industria química y otras industrias. Solo se pueden sumergir en aceite resistencias o resistencias y contactos.
Se aumenta la capacidad de corte de los contactos en aceite, lo que es una ventaja de estos reóstatos. La resistencia transitoria de los contactos en el aceite aumenta, pero al mismo tiempo se mejoran las condiciones de enfriamiento. Además, se pueden tolerar grandes prensas de contacto debido a la lubricación.La presencia de lubricante asegura un bajo desgaste mecánico.
Para los modos de operación a largo plazo e intermitentes, los reóstatos enfriados por aceite no son adecuados debido a la baja transferencia de calor desde la superficie del tanque y el largo tiempo de enfriamiento. Se utilizan como reóstatos de arranque para motores eléctricos asíncronos de rotor bobinado de hasta 1000 kW con arranques poco frecuentes.
La presencia de aceite también crea una serie de desventajas: contaminación de las instalaciones, mayor riesgo de incendio.
Arroz. 1. Reóstato con resistencia que cambia continuamente
En la fig. 1. En el marco 3 de material aislante resistente al calor (esteatita, porcelana), se enrolla un cable de resistencia. Para aislar las vueltas entre sí, el cable se oxida. Un contacto de resorte 5 se desliza sobre una resistencia y una varilla conductora de corriente o anillo 6, conectada al contacto móvil 4 y movida por medio de una varilla aislada 8, en cuyo extremo se coloca un mango aislado (el mango se quita en la figura). La carcasa 1 se utiliza para ensamblar todas las piezas y fijar el reóstato, y las placas 7 para la conexión externa.
Los reóstatos se pueden incluir en el circuito como una resistencia variable (Fig. 1, a) o como potenciómetro(Figura 1.6). Los reóstatos proporcionan un control suave de la resistencia y, por lo tanto, de la corriente o el voltaje en un circuito y se usan ampliamente en entornos de laboratorio en circuitos de control automático.
Esquemas de inclusión de arranque y regulación de reóstatos.
La imagen 2 muestra un circuito de conmutación que utiliza un reóstato para un motor de CC de baja potencia.
Arroz. 2… Circuito de conmutación del reóstato: L — abrazadera conectada a la red, I — abrazadera conectada a la armadura; M — abrazadera conectada al circuito de excitación, O — contacto vacío, 1 — arco, 2 — palanca, 3 — contacto de trabajo.
Antes de encender el motor, asegúrese de que la palanca 2 del reóstato esté en el contacto vacío 0. Luego, el interruptor se enciende y la palanca del reóstato se transfiere al primer contacto intermedio. En este caso, el motor se excita y aparece una corriente de arranque en el circuito del inducido, cuyo valor está limitado por las cuatro secciones de la resistencia Rp. A medida que aumenta la frecuencia de rotación de la armadura, la corriente de irrupción disminuye y la palanca del reóstato se transfiere al segundo, tercer contacto, etc., hasta que ya no está en el contacto de trabajo.
Los reóstatos de arranque están diseñados para un funcionamiento a corto plazo y, por lo tanto, la palanca del reóstato no se puede retrasar durante mucho tiempo en los contactos intermedios: en este caso, las resistencias del reóstato se sobrecalientan y pueden quemarse.
Antes de desconectar el motor de la red eléctrica, es necesario mover el mango del reóstato a la posición extrema izquierda. En este caso, el motor se desconecta de la red eléctrica, pero el circuito del devanado de campo permanece cerrado a la resistencia del reóstato.De lo contrario, pueden ocurrir grandes sobretensiones en la bobina de excitación en el momento de abrir el circuito.
Al arrancar motores de CC, el reóstato de control en el circuito de devanado de campo debe extraerse por completo para aumentar el flujo de campo.
Para arrancar motores con excitación en serie, use reóstatos de arranque de doble abrazadera, que difieren de tres abrazaderas en ausencia de un arco de cobre y la presencia de solo dos abrazaderas: L y Ya.
Los reóstatos con un cambio de paso de resistencia (oriz. 3 y 4) consisten en un conjunto de resistencias 1 y un dispositivo para cambio de paso.
El dispositivo de conmutación consta de contactos fijos y un contacto deslizante móvil y accionamiento. En el reóstato de balasto (Fig. 3), el polo L1 y el polo de armadura I están conectados a los contactos fijos, las derivaciones de los elementos de resistencia, arranque y regulación, según la etapa de ruptura, y otros circuitos controlados por el reóstato. El contacto deslizante móvil cierra y abre las etapas de resistencia, así como todos los demás circuitos controlados por el reóstato. El accionamiento del reóstato puede ser manual (usando el mango) y motorizado.
Arroz. 3... Diagrama de conexión del reóstato al inicio: Rpc - resistencia que desvía la bobina del contactor en la posición de apagado del reóstato, Rogr - resistencia que limita la corriente en la bobina, Ø1, Ø2 - devanado de excitación del motor de CC en paralelo, C1, C2 - Devanado de excitación en serie de un motor de corriente continua.
Arroz. 4… Diagrama de conexión del reóstato de control de excitación: Rpr — Resistencia aguas arriba, OB — Bobina de excitación del motor de CC.
Los reóstatos del tipo mostrado en la fig. 2 y 3 están muy extendidas.Sin embargo, sus diseños tienen algunas desventajas, en particular una gran cantidad de sujetadores y cableado, especialmente en reóstatos de excitación que tienen una gran cantidad de etapas.
Un diagrama de circuito de un reóstato lleno de aceite de la serie RM, diseñado para arrancar motores de inducción de rotor bobinado, se muestra en la Fig. 5. Voltaje en el circuito del rotor hasta 1200 V, corriente 750 A. Durabilidad de conmutación de 10 000 operaciones mecánicas — 45 000. El reóstato permite 2 — 3 arranques en una fila.
Arroz. 5 Diagrama de circuito de un reóstato de regulación lleno de aceite
El reóstato consta de paquetes de resistencias y un dispositivo de conmutación integrado en el tanque y sumergido en aceite. Los paquetes de resistencias se ensamblan a partir de elementos estampados en acero eléctrico y se fijan a la tapa del tanque. El dispositivo de conmutación es del tipo de tambor, es un eje con segmentos de una superficie cilíndrica fijados en él, conectado de acuerdo con un determinado circuito eléctrico. Los contactos fijos conectados a los elementos de resistencia están fijados en una barra colectora fija. Cuando el eje del tambor gira (mediante volante o motor), los segmentos como contactos deslizantes móviles superan ciertos contactos fijos y, por lo tanto, cambian el valor de resistencia en el circuito del rotor.
